電子工作サークル（114回）

連休により、いつもより1週間ずらしての開催。
皆さん課題の工作は前回で完了したので、新たな工作を作ってもらうことにした。
1.冷蔵庫開閉タイマ/カウンタ（エレキジャック№21）
オリジナルでは2連のマイクロスイッチを使う様になっているが、面倒なのでストップウォッチと歩数計の電池同士を接続しスイッチ1個で出来る様にダイオードＯＲにした（まだ実証していないが）。
回路基板は簡単に出来るのだが、ストップウォッチの改造が大変そうだ（基板と接点が接触で行っているので）。
2.２周波によるサイレン音発生回路（トラ技2011/1号別冊付録）
タイマーＩＣ（ＬＭＣ555）を2個使用したもので、中学生には、これを作ってもらう様にし、配線図を書いてみた。

タイマーＩＣはいろんな用途に使えるので、工作マニアには面白い。
部品を集め製作開始。
3.315ＭＨｚ無線によるデーター伝送
以前のブログで紹介したが、有線では正常に受信/表示（0～Ｆまでのボタンを押し、これが受信側で正常に表示されるかＬＥＤ４個とＬＣＤ表示で確認）するものの無線にすると表示されないというもので、プログラムを吉本先生にデバックしてもらいながら確認を行った。
現在データー伝送速度は9600ｂｐｓで送られていたので2400ｂｐｓにスピードダウンしたところ動作したので更に1200ｂｐｓに落としてみたところ15ｍ以上は届く様になった。
また、送受信機も種類が多く組み合わせを試してみたところ、相性？が有る様で、それ以外では動作しなかった。
あとは受信アンテナを付けてみて距離がどれだけ伸びるか実験する予定。
4.焦電センサーによる物体検知
先日のブログで紹介した現物を持って行き、皆さんに見てもらい動作原理を説明。
無方向性デュアルセンサー（ＲＥ46Ｂ）を入手したので、今後実験してみたい。

車通過検出器の実験

UNICラジコンを修理してあげた方から、こういうのが出来無いかという質問が有った。
店舗の車出入口と事務所が離れており、車が来たことが直ぐに判らないので、これを検知して事務所に知らせる物が出来無いかというもの。（入口は5ｍ程度の幅がある）
検知するのに簡単なのは赤外線による通過センサーだが、反対側にポストの設置は出来無いとのこと。そうなると物体への反射方式となるが、超音波式は製作がちょっと面倒になるので、秋月で販売しているシャープ測距モジュール[GP2Y0A710K]1200円（1～5.5ｍ測定可能）が使えないものか回路を組んで実験してみた。
（人感センサーも安価で、熱源の高いエンジン車には反応すると思われるが、急激に普及したハイブリッド車などは熱源が低いので反応するかは不明なところだ。）
モジュールは距離に応じた電圧（1/距離）が出力されるので、この電圧変化をコンパレータでON/OFF信号に変えようというものだ。
最初はコンパレータに直接電子ブザーとLEDを接続したのだが、やはり電流が取れず動作しなかったのでトランジスタによる電流増幅を追加し動作する様になった。
もう夜になってしまったが庭で動作確認。私がセンサー前を通過して反応を見る。センサーの能力である5.5ｍまでは切り換えが確認出来た。動作範囲は狭いのでかなり指向性は強い。
次は日中、太陽光がどれほど影響するか調査し、良ければａｉｔｅｎｄｏから購入した315ＭＨｚ送受信機とチャイムを付けて遠隔での監視が出来るか確認したいと思う。
【6/28屋外実験】
早朝にセンサーを太陽（少し雲が掛かっていたが）に向けてセット。
検出距離を確認してみたが、4ｍまでは確実にONとなる。それ以上になると点滅状態となるが、大きなダンボールを車と見立てて通過させると5.5ｍでも問題無く検出する。
実は、回路的に問題が有った。
センサー信号をオシロで観測すると発振波形が見られ、また切り換え（OFF時）に電圧が0Vになってしまう現象が有り、コンパレータ入力抵抗を10ｋΩから高くしていくと、27ｋΩでは改善されないが51ｋΩでは正常にセンサー出力電圧が観測出来た。更にはノイズ防止用として0.1ｕＦのセラコンをＧＮＤ間に入れる。
現在、非反転入力としているが、反転入力とすることで、入力インピーダンスを更に高く出来ると思うので、更に実験を継続予定です。

電子工作サークル（111回）

先日、小３と小６のお子さんがサークルに入りたいという 電話が有り、今回のサークルに参加となった。小３の方はロボットを小６の方はラジコンをやってみたいという希望である。

電子部品の説明をざっと行い、あとは製作しながら半田付けや部品を覚えてもらおうと、二人にはitendoのキット「6桁LED時計」に挑戦してもらった。
説明はしたつもりだったが、抵抗をテーピングから外してしまいバラバラになってしまってカラーコードを読んでもらうのも大変なので、テスターで抵抗値を測って実装してもらった。

孫は、先週に引き続き参加。 itendoのキット 「リモコン（赤外線）扇風機」を組み立ててもらったが、木の角棒を接着したりでプリント基板よりかえって難しく、私と吉本先生で殆ど作業したので、あまり良い体験にならなかった様だ。出来たものは面白くて喜んで遊んでいたが。

前回入会した中学1年生だが、配線完了した「拍手制御スイッチ」が動作しないというので、オシロを使って調べたが、音声増幅部が動作してしていない様で、時間が無いので持ち帰って調査することにした。ON/OFF交互切り換えのフリップフロップ部は動作している様だが。

体調不良でしばらくお休みしていた近藤サークル員も久々に参加。お土産にφ3ｍｍの赤色LEDを箱いっぱい持って来てくれて、皆にもお裾分けしたが、孫が、どう使うかも知らずに一生懸命袋詰めして一番多く持って帰った。
可変範囲の大きい発振器が出来ないかということで、後ほど555を使用した回路を連絡することにした（参考にした回路は1万倍の可変が可能）。

前回部品を集めた、昇圧LED電流可変点灯回路を作って来てくれて、問題無く（電流検出抵抗値は22Ωから10Ωに変更）動作したと（但し、LED基板のシリーズ抵抗をショートしないと電圧が不足する）のことで皆さんに披露。他のメンバーも製作開始した。
この後は、検電テスターを従来のネオン管形式では無くLED化出来ないかとのことで、TL431による定電流回路を使ったのを考えて作ってもらうことにした。

中学生のサークル員の、お兄さんが作りたいのがあるというので、聞いてみたら、音の振動を電気として溜められないとのこと。これはエネルギー的に無理が有るので、吉本先生が代替案とかの説明をしてくれた。こういう発想が発明に繋がるのだが。

ということで、久々に若いメンバーがどさっと入会したが、教える私らとしては少し頭の痛いところである。

プリント基板CAD「EAGLE」を始めてみた

インターネットでPWMによるモーター制御の記事が有り、プリント基板を頒布してくれるというので2枚有料で送っていただいた。これに関連して、安く基板製作してくれるところを聞いたら次のアドバイスを頂いた。

EAGLEという回路設計・基板設計ツールを使用して，基板を設計し，基板加工機で試作。問題なければデータをfusion pcbに送って製作してもらいます。20日ほどで作ってくれます。
両面スルーホール，シルク印刷，レジスト付き，で5cm×5cm以内なら，なんと送料込みで10枚9.9ドルです。安すぎ。
フリーのeagleLightは，最大サイズ100mm×80mm、レイヤは２層までという様に一部機能が制限されていますが、私達が作る基板であれば問題無い。

ということで、EAGLEをマスターしてみようとネット検索してみた。
プリント基板設計ＣＡＤ　EAGLE入門
を元に、EAGLEをダウンロード/インストール（最新Version 6.1.0）し、同じ回路図を作成後、基板設計してみた。（WindowsXP以上になっていますが2000でも動作しました。）
EAGLEによるプリントパターン自動作成も詳しく解説してある。その他にも大勢の方が掲載してある。
ところが、最初の方でつまずいて（回路変更が基板変更に繁栄されない等）しまって、前に進まないので、「EAGLEによるプリント基板製作の素（後関哲也著）」の中古本を購入。
そして、ようやく簡単な基板設計が出来る様になった。ベタ無しと有りも作成。
ベタはワンタッチで自動生成されるので楽だ。
   標準的なWindowsアプリと異なり、右クリックとかは使えず、全てコマンドのアイコンやメニューを選択してからなので、これを覚えるまでは参考書と首っ引きになる。
また、回路図作成だけのソフトと異なり、部品と連動しているので、そのライブラリを探すのが大変な作業となる。
自動結線も出来るのだが、その後の修正方法が現状うまく行かないので、これはマニュアル結線で行った。
まあ、覚えるまでは時間が無いとなかなか出来ない様なので、暇を見つけては実際の回路で挑戦したいと思います。

HT7750応用＋－昇圧回路特性測定

ストロボライトは3W白色LEDを使用することで入手したが、手持ちで一番明るくて安価なLED「高輝度角型白色ＬＥＤ　ＯＳＷ４４３Ｚ４Ｅ１Ｐ（１０個入）」400円も捨てがたいので昇圧用DC/DC-CONV用IC（HT7750A）を使用して実験してみた。無負荷では以前実証済み。
測定結果を表にまとめて見た。
入力1.5Vではオリジナル（VR1＝0Ω）が一番明るいが、最大出力電流が19.8ｍAとドライブ不足である。原因は出力電圧が低いのでLEDのVfに達せず、流れないと思われる。
入力3VではVR1＝60ｋΩで27ｍAと増加したが標準電流30ｍAに対し少し不足気味である。
入力4.5VになるとVR1＝75ｋΩで39.2ｍAと明るくなる。
入力6.0VになるとVR1＝50ｋΩで40.0ｍAとなる。しかし、これ以上流そうとするとHT7750Aの保護回路が動作する様で、電流がかなり減る。一旦入力電圧を下げないと復帰しない。
また入力電圧3V以上ではVR1を入れないと出力電流が下がってしまう。
入力5.0V以上はリミットの関係で40ｍAが最大なので、5V以下での使用となる。
写真は、このLEDの照明だけで撮影している。ということでかなり明るい。
尚VR1の値に対する電流の変化は直線的でなく、丁度良い値の範囲が狭く、入力電圧によっても条件が変化するので、安定な最大輝度を得るには難しいことを承知して欲しい。また出力電圧が5V以上になるので、内部素子が壊れないかは保証しない。確かに調整していると近くに有るAMラジオにスイッチングノイズが入ってくる。
あとは、インダクタの値を変化させた場合どうなるか、追加実験して報告したいと思います。
場合によっては、マイナス電源が不要になる位、電圧が出るかも知れないと期待しています。

USB3.0が出回って来た

数年前から話はあったが、ようやく対応製品が出回って来た様だ。
転送速度がUSB2.0の10倍（USB2.0最大480Mbps、USB3.0最大5Gbps）と格段に早くなるイメージだが、関連テスト記事を見ると２倍程度に留まっている様で、高速化ソフトを使っていると、かえって遅くなるという結果も出ている。
今後、対応パソコンとかが進化すればもっとスピードアップするとは思うが。
コネクタの互換性だが、A端子は形状が同じ（内部の色は白から青になる）なので互換性が有るのだが、B端子は互換性が無い。
まあ貧乏人なので、切り替わるのはいつになるか判らない。今でもスピードが問題になるほどハードには使っていないので。

タッチLEDライト部品実装検討

動作確認は出来たので、どうやって100円タッチLEDライトに基板と部品を実装するか、現物の寸法を測定しCAD図面にしてみた。
部品は実装出来ることが確認出来たが、1000ｕＦの電解コンデンサは高さの関係で裏側に折り返して実装することにした。
配線は基板とコネクタ接続とするが、ハーネスは初心者には時間が掛かりそうなのでサークルで作り上げることで考えたい。

タッチLEDライト回路実験

　8/21行われる「チャレンジ電子工作体験教室」の教材になる「自動消灯LEDライト」の実験を開始した。

回路シュミレーションでは動作したので、先日の「電子工作サークル」で黒沢部員に実験用基板を組んでもらった。
電解コンデンサの放電時間を利用した、自動OFF回路と、電池電圧が低下しても明るさの変化を少なくするために専用IC（HT7750A)による昇圧コンバータ回路を組み込むことにした。
基になるライトはSeriaで購入の「３LEDタッチライト・ミニ」を使用。単三×３本使用。
在庫が１４個だけだったので、予備として６個注文予約をしておいた（有るかは未定）。
ダイソーでは、同じ物は無く、１LEDタイプで単四とか単三×４本になってしまう。
問題無く動作したが、少し暗いので、ベース抵抗を1MΩから１００ｋΩに変更。トランジスタも手持ちでｈｆｅの大きい（１２００～３６００）2SC3112Bに交換する。
オリジナル回路はFETを使用していて、電圧ロスが少なくて良いのだが、低電圧では動作しないだろうと今回のトランジスタダーリントン回路にした。参考にFETで実験してみたが予想通り、３V以上では動作するが、１，５Vでは動作しない。
ボリュームでOFFまでの時間調整が出来る様にしている。
入力電圧によるOFFまでの時間（ボリューム最大）は
1.5V　1分15秒
3.0V　1分55秒
4.5V　2分15秒
次に昇圧コンバータの実験を行う。
入出力のコンデンサにはタンタルコンデンサ推奨だが、無いし高価なので入力はOSコンデンサを出力は10ｕＦのセラミックコンデンサを2個並列で使用。
OSコンデンサも高価なので電解コンデンサに交換してみるが、変化無しなので、実機では電解コンデンサを使用する。セラミックコンデンサは1個でも殆ど変わらないがこのままとする。
問題のコイルだが、交換してみて、明るさと入力電流（電池）を測定してみる。
データーシート上では47～100ｕＨとなっている。
22ｕＨ　　1.5V時：116ｍA　4.5V時：60ｍA
47ｕＦ　　1.5V時：65ｍA　　4.5V時：69ｍA
100ｕＨ　1.5V時：48ｍA　　4.5V時：76ｍA
結果22ｕＨが明るくはなるものの、消費電流が大きいので電圧による変動の少ない47ｕＨに決定する。
商品はLED３個を並列にし、共通の制限抵抗１０Ω×１本で点灯させているが、LEDのばらつき対応としては制限抵抗を個別にしたいところだ。改造をお願いするのも大変だし、明るさのばらつきも無く、値段の割には高輝度なので、このまま使用することにする。
どう部品を実装するかで、先日の「パソコン相談室」で吉本先生とアイデアを出しあった結果、48×76mmユニバーサル基板を使用、ケースに当たる４かどをカットして、現在LED基板を取り付けている４個の突起に合う様に穴開けする。その上にLED基板を載せることにした。
市販ライトは反射用に白い紙からLEDを出しているが、ここは工作が見える様に敢えて何も被せないことにする予定だ。

レーザーポインタ再実験

先に掲載した記事にも書きましたが、レーザーポインタが壊れたみたいなので、秋月から購入して、ついでに回路も組みなおした。

おもちゃ病院が午前中は暇だったので、この時間を利用して配線を行う。

電源は単三×１本で、これをＨＴ７７５０Ａで５Ｖに昇圧、3.3V出力3端子レギュレータS-812C33AY-B-Gで3.3Vに安定化、さらにショットキーバリアダイオードで0.3Vドロップさせている。

スイッチには秋月の大型タクトスイッチを使ったが1次側をON/OFFしているので、定格電流50ｍAでは、定格オーバーで、本当は駄目なのだが使っている。

ON/OFF時のトランジェントをオシロで見てみたが、サージ等の発生は無いので、ノイズに弱いレーザーの破壊は無いかなと思う。

へたって来た電池電圧１．１Vでも３．０３Vの出力で安定している。

LCDキャラクタディスプレー変換アダプタ製作

秋月で販売されている、一番一般的なSC1602B（寸法：８５ｘ３０ｘ８．８ｍｍ ）に対し価格は同じだが小型の超小型ＬＣＤキャラクタディスプレイモジュール（１６×２行　白抜き） （寸法：６６ｘ２６ｘ８ｍｍ）が、小型化の用途に使えるのではということで購入しておいた。

時間が出来たので、変換アダプタを付けて、すでに製作済みのLCメーターの表示部分を変えてみることにした。

ジャンクのスルーホールユニバーサル基板を使い、両面に変換コネクタを付けて配線した。

コネクタのピン配列が添付資料では判り難く、最初、間違えた配線をしてしまって、動作しないので悩んでしまった。

基板に表示してあるシルク文字表示を参考にされると良い。

また、基板のランドショート、抵抗取り付けが添付資料に書いていないので、ここでも悩んでしまった。

配線を入れ替えたりして、何とか動作した。

コントラスト調整がシビアである。

基準電圧になるものは無いか？

デジタルテスターを持っているが、キットなので基準となるものに調整しなければならず会社に有る一流メーカー品の古い物で、合わせたが果たして測定電圧が合っているものか不安なところでは有る。
以前、このテスターが無くても校正が出来る様にとシャントレギュレータ（TL431）を使って、その基準電圧を分圧して１Vが出力出来るようなのを製作してみた。
基準電池と言うのが有るが、とてもアマチュアが入手出来る代物では無いし、環境もそれなりの場所が必要となる。基準電圧発生器もやはり百万円を超える様だ。
この辺の代用として雑誌「エレキジャック」でも取り上げていたが、今一、本当の基準になるかと言うと疑問が残る。
そこで、電圧が変化せず、誤差の少ないICを探してみた。
共立エレショップで入手出来るLM4041C12ILP（200円）と言うのと、秋月で入手出来るＬＭ３３６－２．５ 　(２個入150円）とＬＭ３３６Ｚ－５．０（４個入200円）と言うのが見つかった。
特性を見ると、LM4041は
基準電圧がIz=100μA25℃の条件で1.225V±6ｍV（0.5％）と、メーカー品のデジタルマルチメーターの性能が±0.5％に対し遜色無いので使えるだろう。
ちなみにLM336は±2％と大きい。但し、電圧可変端子が有るので、その用途には使えそうだ。
ということでLM4041を2個購入した。
電流が100μAとなる様にシリーズ抵抗を入れて、更にOP-AMPによる電流バッファーを入れる様にして簡単で正確な基準電圧発生器を製作予定だ。

娘に秋葉原の買い物を依頼

今日、1番下の娘が東京駅の近くに用事で行くというので、時間が有れば、秋葉原で買い物をしてもらう様依頼した。交通手段としては、一番早い方法で、最寄の常総線・下妻駅（小説/映画「下妻物語」の舞台になった下妻市にある）から守谷駅まで行って、TX（つくばエクスプレス）に乗り換え秋葉原までのコースである。本人は秋葉原に降りた事も無く、同じ秋葉系オタクでも電子屋オタクではなくアニメ/ゲームオタクなので、その系は全然知らない様である。時間も無かったので、秋月電子通商のホームページから地図を印刷、購入部品のリストを渡しただけである。速攻で1：30には帰って来たので、心配では有ったが、ちゃんと買い物をしてきてくれた。言葉の通じないベルリンでの旅行経験が生きたみたいである。（私でさえ、毎回迷ってしまうので心配ではあったが）メモを店員のお兄さんに渡して揃えてもらった様で、周りはお父さん（私）位の年齢の人が殆どだったとの感想だった。おかげで、送料が浮いて良かった！（ちなみに、交通費は往復割引切符で２７８０円である。高速バスだと、つくばセンターから往復１７００円だから、それでも割高であるが）